Avec une classe de CM1-CM2 et son enseignante, Romance Cornet, nous réalisons une animation scientifique sur le cerveau, dans le cadre des Savanturiers. La toute première séance avait consisté à présenter le fameux test de Walter Mischel et la vidéo du test du Chamalow, puis à recueillir les réflexions suscitées chez les enfants. A l'étape 2, trois courtes vidéos (bricolées à la mode va-comme-je-te-pousse) étaient présentées qui conduisaient à 3 questions assez précises, et une quatrième en bonus, dite "pour les plus malins" (c'est à dire, pour tous). La troisième étape recueillait les réponses des enfants pour les deux premières questions.  Enfin, à la quatrième étape, les explications sur les vidéos étaient fournies, et les questions des enfants recueillies. 

Il était temps de répondre à leurs questions ! Et pas seulement par blog interposé ! Le temps était enfin venu d'une rencontre avec les enfants, plus moyen de se défiler. 

Dès que le neurologue a posé un pied dans la classe, les questions se sont mis à pleuvoir tout azimut. Les enfants, déjà très informés (certaines avaient fait un exposé sur le cerveau et ils avaient participé avec enthousiasme aux 4 étapes précédentes), en voulaient savoir encore plus ! Les doigts se levaient en pagaille pour prendre la parole et tout le monde avait des questions, préparées et improvisées ! Je ne vais pas détailler l'ensemble de leurs interrogations, mais deux d'entre elles trouvent naturellement leur place ici, parce qu'elles m'amènent à aborder des sujets importants dans la compréhension du cerveau et de son fonctionnement.  

1) "Pourquoi avons nous un cerveau ?"

Il est possible de répondre de différentes façons à cette question. Par exemple, en suivant la piste de l'évolution, depuis les premiers êtres pluricellulaires et la voie de la spécialisation, notamment en dédiant certaines cellules à la communication rapide sur les plus longues distances. Puis l'organisation des réseaux, comme on les rencontre chez les escargots de mer (l'Aplysie, déjà capable d'apprentissage). La complexification du traitement de l'information va s'accompagner d'une augmentation du nombre de neurones et des connexions entre eux. L'être humain a 86 milliards de neurones (soit plus de 10x plus qu'il y a d'habitants sur Terre), et chacun est connecté à 10 à 12 000 autres neurones (1). C'est comme si, dans la classe, nous étions 10x plus nombreux, mais que, surtout, nous serions en mesure de parler à 10000 autres personnes pour décider quoi faire ! 

Pour loger cette population colossale dans le crâne, sans le faire exploser (ou le coincer dans le ventre de sa maman !), l'évolution a trouvé deux solutions : 1) replier le cortex à la façon du papier froissé, de façon à faire tenir le maximum de chose (de surface, en fait) dans le minimum d'espace, et 2) faire sortir le plus tôt possible le bébé du ventre de sa maman. Ce point explique que le bébé humain est très immature et dépendant de ses parents, alors que, dans de nombreuses espèces animales, les petits ont déjà une grande autonomie, notamment locomotrice (pour se déplacer tout seul). 

Mais il y a de nombreuses autres façons de répondre à cette question! 

Par exemple, du point de vue biologique, en paraphrasant le généticien évolutioniste Pierre-Henri Gouyon : "le cerveau est un artéfact produit par les gènes pour augmenter leur chance de dissémination". 

Ou encore, d'un point de vue plus général et pragmatique : le cerveau est fait pour aimer, pour apprendre, pour créer et inventer de nouvelles choses ! Profitons-en !

2) "Comment fait le cerveau pour connaitre quelque chose d'inconnu"

Alors là, c'est une question formidable  pour les savanturiers ! Comment fait le cerveau, confronté à une information inconnue (un visage, un objet, un évènement) pour le transformer en connu ? 

Le cerveau a soif de nouveauté. Il explore même son environnement pour y trouver quelque chose qu'il ne connait pas. Cela s'appelle la curiosité, et ce n'est clairement pas un vilain défaut ! Un cerveau curieux peut être confronté à du nouveau, de l'inconnu. Il va alors former des hypothèses, comme tout scientifique. Il va commencer par tenter de rapprocher cette chose inconnue de grandes catégories déjà connues : est-ce un objet ou un être vivant ? si c'est un objet, est-ce un outil fabriqué de la main de l'homme, ou le fragment d'un objet naturel ? Quelles sont les caractéristiques qui peuvent indiquer sa fonction, ou son origine ? etc... Le cerveau va attacher à chacune des hypothèses qu'il forme, une certaine valeur de vraisemblance. On dit qu'il est statisticien, et même Bayésien !  Notre cerveau est une machine à fabriquer des hypothèses et à évaluer leur degré de plausibilité. Surtout devant le nouveau, le neuf, l'inconnu. Qu'il soit un nouvel outil, dont la fonction est inconnu, un visage nouveau, non identifié (par exemple, en classe, l'arrivée d'un homme inconnu, qui s'installe devant les enfants comme s'il allait s'adresser à eux, avant qu'il ne dise son identité, bien sûr ! ça doit être le neurologue dont la maîtresse a parlé !). 

Bien sûr, il arrive que les hypothèses soient fausses. Qu'on se soit trompé. Il est possible alors de réviser nos hypothèses et de considérer celles qui avaient été d'abord écartées (le monsieur est un pompier qui vient nous dire qu'il faut évacuer l'école, par exemple). 

Et c'est alors...C'est alors que la récréation a sonné...et que j'ai pu souffler.  

Preuve de leur excellent niveau d'information, les enfants n'ont eu aucune difficulté, en revenant de la pause, pour reconstituer un puzzle de cerveau.  Ils savent parfaitement identifier les lobes temporaux, frontaux, occipitaux, pariétaux, la région centrale (sensorimotrice primaire) et le tronc cérébral ! J'avais affaire à de véritables savanturiers du Cerveau !

Et la suite...

Avant de partir en vacances, les enfants ont récupéré deux pistes de réflexion sur le cerveau : une image et une histoire. 

L'image est celle-ci :

La question est : que nous apprend cette illusion (il y a une illusion dans cette image) sur le fonctionnement de notre cerveau ?  Un indice : il est possible de découper avec des ciseaux les personnages qui figurent sur cette image pour mieux se rendre compte de l'illusion. 

Et l'histoire est la suivante. Elle est inspirée d'une expérience authentique, réalisée par des chercheurs américains qui se sont intéressés au pouvoir des marques sur le cerveau (2).

En Amérique du Nord, les goûts pour les boissons gazeuses sont assez tranchés. En gros, et depuis de nombreuses années, la majorité des Etats-Uniens disent préférer le Coca (80%), tandis qu'une minorité se prononce pour le Pepsi (20%). Il faut bien voir que ces marques disposent d'une puissance publicitaire colossale, et s'associent à des vedettes, des sportifs et des artistes. De sorte que tout le monde sait associer une marque avec un univers de préférences personnelles (telle équipe de foot, telle chanteuse, etc..).  Or voici ce que les chercheurs ont imaginés : D'abord demander à des volontaires leur préférence (Pepsi ? ou Coca ?). Puis les installer dans une IRM, qui permet de faire des images du cerveau en train de fonctionner. Et leur faire goûter, en aveugle (c'est à dire, sans leur dire s'ils sont en train de boire du Pepsi ou du Coca), une boisson ou l'autre, en leur demandant de juger si le goût leur plait et de donner leur préférence. Lorsqu'ils ressortent de la machine, les résultats sont équilibrés entre les deux marques (la moitié aime le Pepsi et l'autre le Coca). Surprise : ce n'est pas ce qui avait été déclaré avant l'expérience (souvenez vous : 80% Coca, 20% Pepsi). Sans doute parce que les volontaires ignoraient la nature de la boisson qui était goûtée, les résultats se sont répartis de façon aléatoire. D'ailleurs, les images de leur cerveau pendant qu'ils jugeaient la boisson (j'aime ? je n'aime pas ?) montraient une activation du système évaluateur du cerveau : le cortex préfrontal ventromédian (la petite tâche jaune sur l'image). 

Mais ce n'est pas tout. On a remis les volontaires dans la machine à fabriquer des images. Et cette fois, on leur a dit le nom de la boisson qu'ils devaient évaluer : voilà du Coca ! et voici du Pepsi ! Bien sûr, les résultats sont ceux qui étaient attendus : 80% disent préférer le Coca, et 20% de Pepsi. Mais que ce passe-t-il dans leur cerveau ? est-ce qu'on assiste à une nouvelle activation du système évaluateur ? 

Pas du tout ! Cette fois, c'est une partie du lobe temporal (l'hippocampe) qui est activée ! (en jaune sur l'image)

Les enfants savent déjà beaucoup de chose sur le lobe temporal. Ils sont capables de dire à quoi cette région sert plus particulièrement. C'est sans doute ce qui va les aider à comprendre pourquoi c'est cette région qui s'est activée dans  l'expérience lorsque les personnes qui sont testées savent ce qu'elles sont en train de boire. N'est-ce pas ?

A suivre... (et en conclusion de la première partie de ces savanturiers : ne lisez pas ceci !)

Note

(1) Il s'agit effectivement d'un chiffre que l'on trouve un peu partout, dans les publications en ligne comme dans les ouvrages académiques de référence, avec des justifications qui ne sont jamais très explicites. Ce qu'on peut trouver, c'est le nombre de synapses, notamment grâce au marquage de la synapsine I, présente dans quasiment toutes les synapses du système nerveux central. Ce marquage montre qu'au niveau des dendrites, la quantité de synapses dépend de la densité neuronale. Dans les régions corticales où la densité neuronale est élevée, le marquage de la synapsine est faible (quelques centaines de synapses), mais lorsque la densité est diminuée, les contacts synaptiques sont bien plus nombreux (plusieurs milliers de synapses).  Ce qui est vrai pour le cerveau mature (Brain Res . 2010 November 4; 1359: 44–55)  peut également s'appliquer pour le cerveau immature, où la densité neuronale est très élevée, et les synapses, au tout début du développement, peu nombreuses. 

(2) L'article en question, signé de Mc Clure et Read Montague est lisible en ligne ici. 

http://eugrafal.free.fr/McClu-...

La photo en illustration principale de cet article a été prise par Romance Cornet pendant la séance.